KR101799836B1 - 강우 구분형 누설 감지 센서 - Google Patents

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KR101799836B1
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Abstract

본 발명은 옥외에 설치된 약품 저장 탱크의 외부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 수분을 감지하는 제1 센서; 상기 약품 저장 탱크의 하부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 약품의 누설을 감지하는 제2 센서; 및 상기 제1 센서와 제2 센서의 검출 결과를 비교하여 상기 약품 저장 탱크의 약품 누설 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 강우 구분형 누설 감지 센서에 관한 것이다.

Description

강우 구분형 누설 감지 센서{Rain distinguishable type leak detector}
본 발명은 옥외에 설치된 약품 저장 탱크의 약품 누설을 감지하는 누설 감지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 눈이나 빗물 등을 구분하여 약품의 누설만을 감지할 수 있는 강우 구분형 누설 감지 센서에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에는 많은 화학 물질들이 이용된다. 예를 들면, 웨이퍼의 절단 및 연마 후 세정 공정에 사용되는 세정액, 웨이퍼의 감광 공정에 사용되는 감광액, 웨이퍼의 현상 공정에 사용되는 현상액, 웨이퍼 식각 공정에 사용되는 식각액 등이 반도체 제조 공정에 이용된다.
이러한 화학 물질들은 이송관을 통해 각 공정이 수행되는 위치로 이송되는데, 이송관의 불량 및 열화에 의해 화학 물질이 이송관 외부로 누설되는 일이 발생할 수 있다. 누설된 화학 물질은 사람은 물론 반도체 제조 현장의 다른 장치나 부품들에 악영향을 끼치므로, 이송관의 누액을 감지하여 빠르게 조치를 취할 필요가 있다.
이송관의 누액 감지는 일반적으로 전선의 플러스(+) 선과 마이너스(-) 선을 나란히 배치하고, 이 전선들 사이에 흡수제를 배치한 후, 누설된 화학 물질에 의해 발생하는 저항 변화를 측정하는 방법을 이용한다. 이러한 방법을 이용한 센서를 보통 라인형 누액 감지 센서라 한다.
여기서, 라인형 누액 감지 센서의 누액 감지 방법은 이송관으로부터 연장되어 이송관으로부터 누설된 화학 물질이 수집되는 드레인에 플러스(+) 전선(또는 도체)와 마이너스(-) 전선(또는 도체)를 배치하여 누액 여부를 측정하게 된다. 이러한 라인형 누액 감지 센서의 일 예가 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0005234호에 개시되어 있다.
또한, 누액 감지 대상 면적이 라인형 누액 감지 센서보다 더 넓게 형성된 면적형 누액 감지 센서가 있다. 면적형 감지 센서는 복수의 (+) 도체선들과 (-) 도체선들이 서로 교차 배열되거나 한 쌍의 (+) 도체선 및 (-) 도체선이 지그재그 형태로 배열되어 소정의 감지 면적을 형성한다. 이러한 면적형 누액 감지 센서의 일 예가 일본 공개실용신안공보 평01-171340호에 개시되어 있다.
이러한 누액 감지 센서는 위에서 아래로 낙하하는 누설된 유체와의 접촉에 의해 누액 여부를 감지한다. 그런데, 누액 감지 대상이 옥외에 설치된 경우, 예를 들면 화학 약품을 저장하는 탱크가 옥외에 설치된 경우, 누액 감지 센서는 눈이나 빗물 등의 탱크 외부의 액체와 탱크 내부에 저장되어 누설된 액체를 구별하여 누액 여부를 판단해야 할 필요가 있다.
한편, 최근에는 눈이나 빗물 등의 수분에는 반응하지 않고 특정 약품에만 반응하거나 특정 약품에 용해되어 약품의 누설만을 감지할 수 있는 약액 반응형 또는 약액 침투형 누설 감지 센서가 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 이러한 약액 반응형 또는 약액 침투형 누설 감지 센서는 눈이나 빗물 등의 수분과 누설된 약품이 혼합되어 희석에 따른 약품의 농도 저하로 인해 약품의 누설 감지가 실질적으로 불가능하다.
본 발명은 옥외에 설치된 약품 저장 탱크로부터 누설되는 액체와 눈이나 빗물 등의 수분을 구별하여 약품의 누설만을 감지할 수 있는 강우 구분형 누설 감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 옥외에 설치된 약품 저장 탱크의 외부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 수분을 감지하는 제1 센서; 상기 약품 저장 탱크의 하부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 약품의 누설을 감지하는 제2 센서; 및 상기 제1 센서와 제2 센서의 검출 결과를 비교하여 상기 약품 저장 탱크의 약품 누설 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제1 센서로부터 수분이 감지되지 않고 상기 제2 센서로부터 약품의 누설이 감지되는 경우, 상기 약품 저장 탱크의 약품이 누설되었다고 판단하고, 상기 제1 센서와 제2 센서 모두로부터 누설이 감지되는 경우, 상기 제1 센서와 제2 센서의 검출값의 차이를 이용하여 상기 약품 저장 탱크의 약품 누설을 판단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어부는, 상기 제1 센서와 제2 센서의 'on/off' 작동 상태에 따른 경우의 수들을 기초로 약품 저장 탱크의 주변 상황 및 누설 결과를 판단하는 알고리즘을 포함하고, 상기 알고리즘은, 1) 상기 제1 센서가 'off' 상태이고, 상기 제2 센서가 'off' 상태인 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고, 2) 상기 제1 센서가 'on/off'를 반복하는 상태이고, 상기 제2 센서가 'off' 상태인 경우, 소량의 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고, 3) 상기 제1 센서가 'on' 상태를 유지하고, 상기 제2 센서가 'off'에서 'on' 상태로 시간차를 두고 변하는 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고, 4) 상기 제1 센서가 'on' 상태를 유지하고, 상기 제2 센서가 'off' 상태를 유지하는 경우, 눈이 오는 날씨이거나 센서가 정상 또는 비정상 상태라 판단하고, 5) 상기 제1 센서가 'off' 상태 또는 'on/off'를 반복하는 상태이고, 상기 제2 센서가 'on' 상태인 경우, 약품 저장 탱크의 약품이 누설되거나 물청소 상황이라 판단하고, 누설 경고를 발생시키고, 6) 상기 제1 센서가 'on' 상태이고, 상기 제2 센서가 'on' 상태인 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서는, 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 형성한 베이스 시트; 및 불소 수지와 도전성 혼합물이 혼합되어 이루어진 도전성 물질을 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 시트에 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
대안적으로, 상기 제2 센서는, 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어진 베이스 시트; 불소 수지와 도전성 혼합물이 혼합되어 이루어진 도전성 물질을 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 시트에 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서층; 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어지고, 상기 베이스 시트와 센서층을 수용하는 하우징; 상기 하우징의 상면에 형성되고, 누설된 화학 약품을 상기 센서층으로 안내하는 복수의 유입 구멍들; 및 상기 유입 구멍들을 막도록 상기 하우징의 내측 또는 외측에 형성되고, 상기 약품 저장 탱크에서 누설된 화학 약품에 의해 용해되는 용해막들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 도전성의 센서층을 구비한 단순 구조의 2개의 센서를 약품 저장 탱크의 외측과 하부에 각각 배치하고 2개의 센서들의 검출 결과를 비교하여 강우 또는 약품의 누설을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서를 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서의 제1 센서 또는 제2 센서를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서의 제2 센서의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서는 옥외에 배치된 약품 저장 탱크(10)의 외부에 설치되어, 약품 저장 탱크(10)의 약품 누설을 감지하는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서는 약품 저장 탱크(10)의 외부에 설치된 제1 센서(100), 약품 저장 탱크(10)의 하부에 설치된 제2 센서(200) 및 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 검출값을 기초로 하여 약품 저장 탱크(10)의 약품 누설을 판단하는 제어부(300)를 포함한다.
약품 저장 탱크(10)는 옥외에 설치된 탱크로서, 내부에 불산(플루오르산) 등의 약품을 저장하고, 이 약품은 액체 상태로 약품 저장 탱크(10)에 저장된다.
제1 센서(100)는 약품 저장 탱크(10)의 상부 또는 외측에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 수분을 감지함으로써 온(on) 상태가 된다. 제1 센서(100)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
제2 센서(200)는 약품 저장 탱크(10)의 하부에 설치되고, 제1 센서(100)와 마찬가지로 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 수분을 감지함으로써 온(on) 상태가 된다. 제2 센서(200)에 대해서도 역시 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제어부(300)는 눈이나 빗물 또는 외부로부터 유입된 물과 약품 저장 탱크(10)의 약품 누설을 구분하여 약품의 누설을 판단한다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 누설 감지 결과, 즉 검출 결과를 기초로 약품 저장 탱크(10)의 약품이 누설되었는지를 판단한다.
구체적으로, 제어부(300)는 제1 센서(100)가 'off' 상태이고 제2 센서(200)가 액체와 접촉하여 'on' 상태가 되는 경우, 약품 저장 탱크(10)의 화학 약품이 누설되었다고 판단한다. 한편, 제1 센서(100)와 제2 센서(200)가 모두 'on' 상태가 되는 경우는 비나 눈이 오는 상황일 수 있는데, 이 경우 제어부(300)는 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 검출값의 차이를 이용하여 약품 저장 탱크(10)의 약액의 누설을 판단한다. 일반적으로, 빗물과 약품은 성분의 특성상 고유의 전기 전도도를 가지며, 이러한 전기 전도도의 차이에 의해 센서로부터 감지되는 저항값이 달라지게 된다. 제어부(300)는 이러한 물질의 전기 전도도 차이에 따른 저항값의 차이에 기초하여 우천시 제1 센서(100)와 제2 센서(200)가 모두 'on' 상태일 때, 이 검출 결과가 단순히 눈이나 빗물에 의한 것인지 아니면 약픔의 누설에 의한 것인지를 판단한다. 다시 말하면, 제어부(300)는 제1 센서(100)와 제2 센서(200)가 모두 'on' 상태가 되는 경우에 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 검출값이 다른 경우에 약품이 누설되었다고 판단한다.
전술한 바와 같이, 제어부(300)는 제1 센서(100)로부터 수분이 감지되지 않고 제2 센서(200)로부터 약품의 누설이 감지되는 경우, 약품 저장 탱크(10)의 약품이 누설되었다고 판단하고, 제1 센서(100)와 제2 센서(200) 둘 다로부터 누설이 감지되는 경우, 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 검출값의 차이를 이용하여 약품 저장 탱크(10)의 약품 누설을 판단할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 제1 센서(100)와 제2 센서(200)의 'on/off' 작동 상태에 따른 경우의 수들을 기초로 약품 저장 탱크(10)의 주변 상황 및 누설 결과를 판단하는 알고리즘을 포함한다. 이 알고리즘은 아래의 표에 나타낸 바와 같은 여러 경우의 수를 포함한다.
제1 센서(100) 제2 센서(200) 주변 상황 센서 결과
off off 맑음 정상
on on/off 반복 off 소량 강우 정상
on 유지 off → on (지연) 소량 강우 정상
off 유지 눈, 기타 상황 정상 또는 센서 오류
off(on/off 반복) on 약품 누설, 물청소 경고/인지, reset
on on 강우 정상
먼저, 제1 센서(100)가 'off' 상태이면, 상기 제2 센서(200)가 'off' 상태인 경우, 제어부(300)는 현재 비가 오는 날씨라 판단하고, 센서는 정상 상태라 판단한다.
이어서, 제1 센서(100)가 'on/off'를 반복하는 상태이고, 제2 센서(200)가 'off' 상태인 경우, 제어부(300)는 소량의 비가 오는 날씨이고 센서는 정상 상태라 판단한다.
또한, 제1 센서(100)가 'on' 상태를 유지하고, 제2 센서(200)가 'off'에서 'on' 상태로 시간차를 두고 변하는 경우, 제어부(300)는 현재 소량의 비가 오는 날씨이고 센서는 정상 상태라 판단한다.
또한, 제1 센서(100)가 'on' 상태를 유지하고, 제2 센서(200)가 'off' 상태를 유지하는 경우, 제어부(300)는 현재 눈이 오는 날씨이거나 기타 수분이 약품 저장 탱크(10) 외부에 가해질 수 있는 상황이라 판단하고, 센서는 정상 작동 중이거나 또는 비정상적인 오류 상태라 판단한다.
또한, 제1 센서(100)가 'off' 상태 또는 'on/off'를 반복하는 상태이고, 제2 센서(200)가 'on' 상태인 경우, 제어부(300)는 약품 저장 탱크(10)의 약품이 누설되거나 물청소 상황이라 판단하고, 누설 경고를 발생시킨다. 그리고, 제어부(300)는 센서를 초기 상태로 리셋(reset) 시킨다.
또한, 제1 센서(100)가 'on' 상태이고, 제2 센서(200)가 'on' 상태인 경우, 제어부(300)는 현재 비가 오는 날씨, 즉 강우 상황이라 판단하고, 센서는 정상적으로 작동 중인 상태라 판단한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 강우 구분형 누설 감지 센서는 액체와의 접촉에 의해 작동되는 2개의 센서(100, 200)를 약품 저장 탱크(10)의 외측과 하부에 각각 배치하고 2개의 센서(100, 200)들의 검출 결과를 비교하여 강우 또는 약품의 누설을 감지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 강우 구분형 누액 감지 센서의 제1 센서(100) 또는 제2 센서(200)가 도시된다. 이하에서는, 도 2에 도시된 센서를 제2 센서(200)로 가정하여 설명한다.
구체적으로, 제2 센서(200)는 베이스 시트(210) 및 베이스 시트(210) 상에 형성된 센서층(220)으로 이루어진다. 베이스 시트(210)는 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어진다. 센서층(220)은 소정의 패턴으로 형성된 + 단자 및 이와 대응되는 - 단자로 구성된다. 여기서, 센서층(220)은 불소 수지와 도전성 혼합물이 혼합되어 이루어진 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 전술한 베이스 시트(210) 및 센서층(220)에 포함된 불소 수지는, 예를 들면 내약품성 및 내열성이 우수한 ETFE(Ethylene TetraFluoroEthylene), FEP(Flourinated Ethylene Prophylene), PTFE(PolyTetraFluoroeEhylene), PFA(Perfluorinated acids) 등일 수 있다. 이러한, 불소 수지로 이루어진 센서층(220)은 화학 약품과의 접촉 후에도 거의 손상되지 않아 반영구적인 사용이 가능하다.
한편, 도 3을 참조하면, 제2 센서(200)는 눈이나 비 등에는 반응하지 않고 특정 화학 약품에만 반응하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 제2 센서(200)는 베이스 시트(210), 센서층(220) 및 하우징(230)을 포함한다. 도 2에 도시된 제2 센서(200)와 마찬가지로, 베이스 시트(210)는 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어지고, 센서층(220)은 소정의 패턴으로 형성된 + 단자 및 이와 대응되는 - 단자로 구성된다. 그리고, 하우징(230)은 불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어지고, 베이스 시트(210)와 센서층(220)을 수용하는 수용 슬릿(231)을 구비한다.
여기서, 하우징(230)의 상면에는 복수의 유입 구멍들(232)이 형성된다. 이 유입 구멍들(232)은 누설된 화학 약품을 센서층(220)으로 안내하는 역할을 한다. 그리고, 하우징(230)의 내측 또는 외측에는 유입 구멍들(232)을 막는 용해막들(233)이 구비된다. 이 용해막(233)은 특정 화학 약품과 접촉하여 용해됨으로써, 유입 구멍들(232)을 개방할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 약품 저장 탱크(10)에서 누설된 화학 약품이 제2 센서(200)와 접촉하는 경우, 화학 약품과의 반응에 의해 용해막(233)이 용해되고, 이에 따라 유입 구멍(232)을 통해 화학 약품이 하우징(230) 내부의 센서층(220)과 접촉할 수 있다. 그러나, 용해막(233)은 화학 약품이 아닌 눈이나 빗물 등의 수분이 접촉하는 경우에는 용해되지 않기 때문에, 수분이 하우징(230) 내부의 센서층(220)과 접촉할 수 있다. 따라서, 제2 센서(200)는 빗물, 눈, 물 등의 수분을 제외한 특정 화학 약품의 누설만을 감지할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 옥외에 설치된 약품 저장 탱크의 외부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 수분을 감지하는 제1 센서;
    상기 약품 저장 탱크의 하부에 설치되고, 도전성 물질이 도포 또는 인쇄되어 액체와의 접촉에 의해 약품의 누설을 감지하는 제2 센서; 및
    상기 제1 센서와 제2 센서의 검출 결과를 비교하여 상기 약품 저장 탱크의 약품 누설 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 강우 구분형 누설 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서로부터 수분이 감지되지 않고 상기 제2 센서로부터 약품의 누설이 감지되는 경우, 상기 약품 저장 탱크의 약품이 누설되었다고 판단하고,
    상기 제1 센서와 제2 센서 모두로부터 누설이 감지되는 경우, 상기 제1 센서와 제2 센서의 검출값의 차이를 이용하여 상기 약품 저장 탱크의 약품 누설을 판단하는 것을 특징으로 하는 강우 구분형 누설 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 센서와 제2 센서의 'on/off' 작동 상태에 따른 경우의 수들을 기초로 약품 저장 탱크의 주변 상황 및 누설 결과를 판단하는 알고리즘을 포함하고,
    상기 알고리즘은,
    1) 상기 제1 센서가 'off' 상태이고, 상기 제2 센서가 'off' 상태인 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고,
    2) 상기 제1 센서가 'on/off'를 반복하는 상태이고, 상기 제2 센서가 'off' 상태인 경우, 소량의 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고,
    3) 상기 제1 센서가 'on' 상태를 유지하고, 상기 제2 센서가 'off'에서 'on' 상태로 시간차를 두고 변하는 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하고,
    4) 상기 제1 센서가 'on' 상태를 유지하고, 상기 제2 센서가 'off' 상태를 유지하는 경우, 눈이 오는 날씨이거나 센서가 정상 또는 비정상 상태라 판단하고,
    5) 상기 제1 센서가 'off' 상태 또는 'on/off'를 반복하는 상태이고, 상기 제2 센서가 'on' 상태인 경우, 약품 저장 탱크의 약품이 누설되거나 물청소 상황이라 판단하고, 누설 경고를 발생시키고,
    6) 상기 제1 센서가 'on' 상태이고, 상기 제2 센서가 'on' 상태인 경우, 비가 오는 날씨이고 센서가 정상 상태라 판단하는 것을 특징으로 하는 강우 구분형 누설 감지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서는,
    불소 수지 계열의 비도전성 소재로 형성한 베이스 시트; 및
    불소 수지와 도전성 혼합물이 혼합되어 이루어진 도전성 물질을 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 시트에 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서층을 포함하는 것을 특징으로 하는 강우 구분형 누설 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서는,
    불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어진 베이스 시트;
    불소 수지와 도전성 혼합물이 혼합되어 이루어진 도전성 물질을 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 시트에 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서층;
    불소 수지 계열의 비도전성 소재로 이루어지고, 상기 베이스 시트와 센서층을 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 상면에 형성되고, 누설된 화학 약품을 상기 센서층으로 안내하는 복수의 유입 구멍들; 및
    상기 유입 구멍들을 막도록 상기 하우징의 내측 또는 외측에 형성되고, 상기 약품 저장 탱크에서 누설된 화학 약품에 의해 용해되는 용해막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 강우 구분형 누설 감지 센서.
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